帶活動導正銷的U形彎曲模課程設計說明書

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XXX學院課程設計說明書

設計題目:彎曲片沖壓工藝及模具

設計

學生姓名：需要零件圖和裝配圖的加928608478

備注課程設計

學號：專業(yè)班級：指導教師：

日期年月日

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目錄

摘要2引言31沖裁件的工藝性分析5

1.1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性6

1.1.1沖裁件的形狀61.1.2沖裁件的尺寸精度6

2制件沖壓工藝方案的確定6

2.1沖壓工序的組合62.2沖壓順序的安排73制件排樣圖的設計及材料利用率的計算7

3.1展開尺寸的計算73.2制件排樣圖的設計8

3.2.1搭邊與料寬83.2.2材料利用率的計算9

4確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心10

4.1沖壓力10

4.1.1沖裁力的計算104.1.2卸料力、推件力及頂件力的計算104.1.3彎曲力的計算134.2壓力中心的計算134.3壓力機的選用145凸、凹模刃口尺寸計算14

5.1凸、凹模刃口尺寸計算原則145.2凸、凹模刃口尺寸計算方法16

5.2.1凸模和凹模分開加工165.3彎曲176模具整體結(jié)構(gòu)形式設計187模具零件的結(jié)構(gòu)設計198模具的總裝配20設計小結(jié)21致謝25

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引言

模具行業(yè)的發(fā)浮現(xiàn)狀及市場前景

現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)〞之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2023年國內(nèi)模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2023年模具產(chǎn)值預計為700億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2023年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2023年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預計2023年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也十分大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。

模具的發(fā)展是表達一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當時只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些縝密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為便利。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。特別是pro/E和UG等軟件的應用更進一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛更加展。模具的標準化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。

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沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當內(nèi)力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。

沖壓生產(chǎn)靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。

利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀繁雜的零件。

沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機械加工便可以使用。

沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且儉約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。

因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點。

沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。

當今，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化（2）模具設計及制造技術(shù)的現(xiàn)代化（3）沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)

（5）不斷改進板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。

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1沖裁件的工藝性分析

沖壓主要是按工藝分類，可分為分開工序和成形工序兩大類。分開工序也

稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分開，同時保證分開斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，往往是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。

沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度確切、均勻；表面光亮，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。

在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。

模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地應用于小批量多品種生產(chǎn)。

沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。

在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的狀況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，往往發(fā)生人身、設備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個十分重要的問題。

沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。

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1.1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性1.1.1沖裁件的形狀

圖1.零件及尺寸

此制件的形狀簡單，尺寸完整，一處沖圓孔，一處90度折彎，屬于厚材模具，沖壓工藝也易于成型。

1.1.2沖裁件的尺寸精度

沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個方面的指標來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟級普通沖裁。

2制件沖壓工藝方案的確定

2.1沖壓工序的組合

沖裁工序可以分為單工序沖裁、復合工序沖裁和連續(xù)沖裁。

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沖裁方式根據(jù)以下因素確定：

（1）根據(jù)生產(chǎn)批量來確定對于年產(chǎn)量需求100萬件的該產(chǎn)品來說采用復合

?；蚣夁M模較適合。

（2）根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定復合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度

等級高，而連續(xù)沖裁比復合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。

（3）根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應性來確定，產(chǎn)品的尺寸較小，考慮到單工序

送料不便利和生產(chǎn)效率低，因此常采用復合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀繁雜、寬度很小的異形沖裁件。

（4）根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定,對繁雜形狀的沖裁

件來說，采用復合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適合，由于模具制造安裝調(diào)整較簡單，且成本較低。

（5）根據(jù)操作是否便利與安全來確定復合沖裁其出件或清除廢料較困難，工

作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。

綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇單工序沖裁方式，其模具壽命較長，生產(chǎn)率高，操作較便利和工作安全性高。

2.2沖壓順序的安排

落料沖孔，彎曲共兩道工序。

3制件排樣圖的設計及材料利用率的計算

3.1展開尺寸的計算

產(chǎn)品展開尺寸的計算：

L型彎曲公式是L=L1+L2+K式中K——料厚為3mm時，取2mm

經(jīng)過實際計算L=106mm此尺寸目前是待定，在實際生產(chǎn)時需調(diào)理。展開圖紙如下圖所示：

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此制件材料厚度為3，材質(zhì)是Q235，根據(jù)展開圖，孔到邊的距離為40mm，由于產(chǎn)品比較簡單，料厚比較厚，所以采用復合沖壓?？梢詫崿F(xiàn)。

3.2制件排樣圖的設計

排樣時需考慮如下原則：1）2）3）4）

提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當改變沖件的形狀）合理排樣方法使操作便利，勞動強度低且安全。模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。

保證沖件的質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。

3.2.1搭邊與料寬

1．搭邊排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料便利。

搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時簡單翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。

搭邊值的大小還與材料的力學性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關。搭邊值一般由經(jīng)驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=3mm，確定搭邊工作間a1為2.0mm,a=2.0mm。具體可見排樣圖2。

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2．送料步距和條料寬度的確定

（1）送料步距條料在模具上每次送進的距離成為送料步距。每次只沖一個零

件的步距S的計算公式為

S=D+a1(1)S=30+2=32mm式中D——平行于送料方向的沖裁寬度；

a1——沖裁之間的搭邊值。

（2）條料寬度條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。

當用孔定距時，可按下式計算

條料寬度B-Δ=(Dmax+2a)-Δ=(106+2×2)-0.5=110-0.5mm

式中B——條料的寬度（mm）；

Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a——側(cè)搭邊值；

Δ——條料寬度的單向（負向）公差；

剪切條料寬度偏差Δ=0.5,因此B=110-0.5。導料板間距離：B0=B+Cmin=110+0.5=110.5mm

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3.2.2材料利用率的計算

一個步距內(nèi)的材料利用率η為

η=nF/Bs×100%（3）η=1×2866/110×32×100%=81.42%

式中F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；

n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；B——條料寬度（mm）；s——步距；

4確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心

4.1沖壓力

沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。

4.1.1沖裁力的計算

平刃口沖裁力可按下式計算下料力計算

F=KLδτ(4-1)

F1=1.3×272×3×100=106080N=106.08KN

式中F——沖裁力（N）；

L——沖裁件周邊長度（mm）；τ——材料抗剪強度（MPa）；δ——材料厚度；(mm)K——系數(shù)，尋常K=1.3；沖孔力計算

F2=KLδτ(4-1)

F2=1.3×62.8×3×100=24492N=24.5KN

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4.1.2卸料力、推件力及頂件力的計算

生產(chǎn)中常用以下公式計算

F卸=K卸F(4-4)=0.045×（106.08+24.5）=5.88KN式中F——沖裁力；F卸——分別為卸料系數(shù)

4.1.3彎曲力的計算

此工件L形彎曲時力的計算，選計算公式為F自=(kbttδb)/(r+t)

=(1.3×30×3×3×150)/(3+3)=8775N

=8.78KN

F自—材料在沖壓行程終止時的自由彎曲力b—彎曲件的寬度

t—彎曲件厚度

r—彎曲件內(nèi)彎角半徑k—安全系數(shù)

δb—材料的強度極限δb查表=120～150,取150

綜上所述，落料沖孔沖裁力為F總=106.08+24.5+5.88=136.46KN

成型力F總=8.78KN

4.2壓力中心的計算

采用解析法求壓力中心，求YG，XG（落料沖孔模，彎曲模都是對稱件）Y1——F1到X軸的力臂Y1=0X1——F1到Y(jié)軸的力臂Y1=0根據(jù)合力距定理：YG=YF/F

YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0

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XG=XF/F

XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；YG=0

4.3壓力機的選用

初步確定壓力機的型號：

F公稱≥F總

因此選擇壓力機的型號為：J53—63壓力機

型號為JG53—63壓力機的基本參數(shù)如：（表一）

公稱壓力/KN滑塊行程/mm滑塊行程次數(shù)/（次/min）最小封閉高度/mm封閉高度調(diào)理量滑塊中心線至床身距離/mm立柱距離/mm工作臺尺寸/mm前后450左右600工作臺孔尺寸63027022墊板尺寸/mm直徑80模柄孔尺寸/mm直徑60深度80190滑塊底面積尺寸/mm床身最大可傾角20°

5凸、凹模刃口尺寸計算

5.1凸、凹模刃口尺寸計算原則

設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上。

間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在

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2、落料凹模的設計

材料：Cr12Mov硬度：55～58HRC

形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），

3、沖孔凸模的設計

材料：Cr12Mov硬度：55～58HRC

形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）與固定板協(xié)同，有固定臺階。

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4、彎曲凸模的設計

材料：Cr12Mov硬度：55～58HRC

形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）與固定板協(xié)同，有固定臺階。

5、彎曲凹模的設計

材料：Cr12Mov硬度：55～58HRC

形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）

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